А втоматика элементтері мен құрылғылары

7. Автоматика жүйесінің микромашиналары

7.1. Айналмалы (бұралмалы) трансформаторлар

Айналмалы трансформаторлар АТ автоматтандырылған электр жетектерді, азқуатты ілеспе жүйелерде, автоматты құрылғыларда кеңінен қолданыс тапты. Айналмалы трансформаторлар деп осы бұрышқа немесе кейбір басқа функцияларға, мысалы, sinα, cosα, пропорционал α-ротордың бұрылыс бұрышын кернеуге түрлендіретін айнымалы токты электрлік машиналар аталады. АТ сонымен қатар геометриялық және тригонометриялық есептерді шешу үшін құрастырушы ретінде қолданылады.

Автоматика жүйесінде АТ белгілі бір шектелген бұрыш шегінде ротордың бұрылу режимінде, сондай- ақ үзіліссіз айналу режимінде де жұмыс істей алады. Барлық осы жағдайларда орамдары әртүрлі жолмен қосылған бір ғана АТ қолданылуы мүмкін.

Құрылысы бойынша АТ фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыш сияқты. Айналмалы трансформатордың статоры мен роторында, өзара 90⁰ электрлік градусқа ығыстырылған екі орамдар орналастырылады. Ротор дәл редукторлық механизм көмегімен бұрылуы мүмкін. Шықпалы қысқыштар санын 8-ден 6-ға кеміту үшін 7.1 б- суретке сәйкес, машина ішінде статорлық және роторлық орамдардың бір бағытты бірігуі қолданылады.

АТ құрылысы статор және ротор орамдарының арасындағы өзара индуктивтіліктің синусоидалы өзгерісін қамтамасыз ету қажет. Дәлдік өлшеу шкаласы бар редукторды АТ корпусына орнатады немесе оны бөлек жасап АТ білігімен біріктіреді.

Айналмалы трансформатордың жұмыс істеу принципі ротордың бұрылуы кезінде статор және ротор орамдарының арасындағы өзара индуктивтіліктің пульсті қоздырушы ағын арқылы АТ орамдарына енгізілген ЭҚК ротордың бұрылу бұрышына α қатаң тәуелді синусоидалық заң бойынша өзгеруіне негізделген. Ол үшін машинаның ауа саңылауындағы, идеалды синусоидаға сәйкес келетін заң бойынша, индукцияның таралуын алу қажет. Бірақ статор мен ротор тістерінің бар болуы МДС орамдарының сатылы үлестірілуін шарттайды. Статор мен ротордың тісті құрылысы нәтижесінде АТ магниттік тізбектің өткізгіштігі периодты түрде өзгереді, бұл тістік гормоникалардың пайда болуын тудырады. Сонымен қатар сызықты емес қисық магниттелу нәтижесінде гормоникалық қанығу туады. Бұл факторлардың барлығы индукцияның синусоидалы таралуына кері әсер етеді.

АТ дәлдігін арттыру үшін жоғарғы гормоникалар мүмкіндігінше әлсіретіледі немесе жойылады. Статор мен ротор орамдарында қысқартылған қадамды жоғарғы дәлдіктің орындалуы орамды гармониканың әлсіреуіне немесе жойылуына әсер етеді. Әдетте, роторда полюстік бөлгіштігі τ 1/3 қадамдық қысқартылған орамдар орналастырылады, ал статорда 1/5-ке, бұл 3-ші және 5-ші гармониканы жояды.

7.1-сурет. Орамдарының белгіленуі және айналмалы трансформатордың қосылу сызбанұсқасы

СГ₁- СГ₂ - негізгі статорлық орам;СВ₁ - СВ₂ - қосымшалы статорлық орам; Б₁- Б₂ - косинусты роторлық орам.

АТ статор және ротор өзекшелері жоғарғы гармониканы азайту үшін, пермаллоя табақшаларынан дайындалады. Сонымен қатар, магниттік жүйе өте аз қанығу негізінде жұмыс істейді және АТ айтарлықтай үлкен ауа саңылауымен жасайды. Дайындау технологиясында мұның барлығын орындау дәлдік классы жоғары айналмалы трансформатор жасауға мүмкіндік береді.

Статор орамын АТ айнымалы ток желісіне қосқан кезде, Ф_d бойлық магниттік ағын туады. Бос жүріс кезінде ротор орамында А₁ – А₂ және Б₁ – Б₂ бұл ағын Е_АО және Е_СО ЭҚК индукциялайды, бұлардың жиілігі желі жиілігіне ƒ, тең болады, ал ЭҚК-тің әсерлік мәні ротордың статорға қатысты орналасуына тәуелді.

Егер Ф_d магниттік ағыны ауа саңылауында синусоидалы үлестірілген болса, онда бұл жағдайда статор және ротор айналасындағы индукция мына гармоникалық заң бойынша өзгереді:

мұндағы В₀ – ауа саңылауындағы индукция; – статордың полюстік бөлінісі.

Статор орамында Ф_d магниттік ағыны ЭҚК индукциялайды:

, (7.1)

мұндағы және – орамдар саны және статор орамының орамдар коэффициенті; – статордың магниттік ағынының ең жоғары мәні.

Ротордың орамдарының өсі А₁ – А₂ статордың ограмдарының өсіне СВ₁ – СВ₂ қарағанда қандайда бір бұрышқа ығысқан деп есептейік. Бұл кезде ағынның максималды мәні, А₁ – А₂ орамымен:

,

ал бұл орамған индукцияланған ЭҚК-і:

(7.2)

мұндағы ; және – орамдар саны және ротор орамдарының орамдар коэффициенті.

Ротор орамдары Б₁ – Б₂ орамдарының А₁ – А₂ бұрышына, яғни, шығыс кернеу орамдарына

Осылайша ротор орамында бос жүріс кезінде магнит ағынына қатысты ротордың бұрылу бұрышының синусы немесе косинусына пропорционал болатын ЭҚК индукцияланады. АТ-дәлдік классы, пайызбен өрнектелген Δu, салыстырмалы қателік арқылы анықталады. Айналмалы трансформаторлар төрт дәлдік классқа бөлінеді: нөлдік (Δu = 0,05 %); біріншілік (Δu = 0,05–0,1 %); екіншілік (Δu = 0,1–0,25 %); үшіншілік (Δu -0,25 %-тен жоғары).

АТ жұмыс істеу режиміне тәуелді келесі типтерге бөлінеді: синусты, косинусты, сызықтық және АТ - құрастырғыштар.